Effects of hydrogen peroxide and oxygen on corrosion of stainless steel in high temperature water

高温水中でのステンレス鋼の腐食に及ぼす過酸化水素及び酸素の影響

内田 俊介*; 佐藤 智徳  ; 森島 祐介*; 廣瀬 達也*; 宮澤 孝裕*; 柿沼 永郎*; 佐藤 義之*; 臼井 直志*; 和田 陽一*

Uchida, Shunsuke*; Sato, Tomonori; Morishima, Yusuke*; Hirose, Tatsuya*; Miyazawa, Takahiro*; Kakinuma, Nagao*; Sato, Yoshiyuki*; Usui, Naoshi*; Wada, Yoichi*

沸騰水型原子炉(BWR)の冷却水には水の放射線分解により生成した過酸化水素と酸素が混在していることが指摘されているが、ステンレス鋼の腐食や応力腐食割れに及ぼす過酸化水素の影響に関するデータは少ない。本研究では、過酸化水素及び酸素を含む、BWRを模擬する高温高圧水に浸漬されたステンレス鋼の静的,動的挙動を周波数依存複素インピーダンス(FDCI)及び腐食電位(ECP)測定により評価した。試験片の表面被膜の多元分析(LRS, SIMS, XPS, 接触電気抵抗測定など)を実施した。その結果、以下が確認された。(1)BWRの通常水質(NWC)が100pp HOにより模擬され、水素注入(HWC)は10ppb HOにより模擬できる。(2)HWC下でのECPはNWCと同様に高いが、酸化被膜の溶解はNWCより大変小さい。(3)NWCとHWCの同レベルのECPは被膜の電気抵抗と溶解の複合効果による。(4)100ppbHOに浸漬された試験片の明らかな質量減少が得られた。これらより、BWRの1次冷却水の腐食環境が過酸化水素により決定され、その評価指標がECPだけでは不十分であることが確認された。

Static and dynamic responses of stainless steel specimens exposed to HO and O in high temperature water were evaluated by analyzing ECP and FDCI (frequency dependent complex impedance). The oxide films on the specimens were characterized by multilateral surface analyses, e.g., LRS, SIMS, XPS and direct electric resistance measurement. As a result of evaluation, it was confirmed that (1) corrosive condition of BWR normal water chemistry (NWC) was simulated by 100 ppb HO without co-existing O, while that of hydrogen water chemistry (HWC) was simulated by 10 ppb HO, (2) ECP under HWC was as high as that under NWC, while dissolution rate of oxide film under HWC was much lower than that under NWC, (3) combination effects of electric resistance and dissolution rate of oxide caused same level ECP for both NWC and HWC, and (4) distinct weight loss of the specimen exposed to 100 ppb HO was observed.